[发明专利]模数转换电路及流水线模数转换器

说明书

本公开涉及一种模数转换电路及流水线模数转换器。该电路是流水线模数转换器的一级，包括：SADC模块、MDAC模块、控制及测量模块、MUX模块及校正模块，MUX模块连接在SADC模块和MDAC模块之间；控制及测量模块连接MUX模块，输出控制、使能及校正信号；校正模块连接控制及测量模块。在使能信号控制下，MUX模块输出数字信号或控制信号到MDAC模块和校正模块；在MUX模块输出数字信号时，校正模块根据电容失配参数校正输出的数字信号。根据本公开实施例，能够获取流水线模数转换器的电容失配参数并校正输出的数字信号，从而以较低的电路复杂度实现了高精度的流水线模数转换器。

技术领域

本公开涉及集成电路领域，尤其涉及一种模数转换电路及流水线模数转换器。

背景技术

流水线模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)由若干级功能类似的模块组成，每个模块包括子模数转换(SADC)模块和数模转换及放大(MDAC)模块等。

流水线ADC的精度与MDAC模块的信号处理精度密切相关，而MDAC模块的工作参数会影响MDAC模块的信号处理精度。举例来说，MDAC模块中电容匹配的非理想性对MDAC模块的精度影响较大。电容失配对MDAC输出误差的影响有两方面：一个是与SADC量化结果无关的失配项，即增益误差；另一个是与SADC量化结果有关的失配项。这两项误差均会造成流水线ADC 精度下降，各次谐波上升等影响。在多比特MDAC结构中，与SADC的量化结果有关的失配项影响更为明显。为保证流水线ADC的精度，需要电容匹配精度满足设计需求。

在相关技术中，通常留有大量设计余量(例如增大电容面积)，或者通过模拟或数字方式进行电容补偿。然而，增大电容面积会增加流水线ADC的输入负载及运算放大器(OPA)负载，不仅增加流水线ADC功耗，而且显著增加采样开关、OPA等其他模块的设计难度；采用模拟电容补偿的方式需要复杂的开关电容网络，显著增加模拟电路的复杂度并提高版图布局的难度；采用数字电容补偿的方式对MDAC电容失配的测量精度要求较高，传统测量方案需要对流水线ADC输入多个精度很高的直流电压，测试环境代价很大。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种模数转换电路，能够以较低的代价进行电容失配误差的测量和校正，实现高精度的流水线模数转换器。

根据本公开的一方面，提供了一种模数转换电路，所述电路是流水线模数转换器的一级，所述电路包括：子模数转换SADC模块、数模转换及放大 MDAC模块、控制及测量模块、多路选择器MUX模块以及校正模块，

所述SADC模块的输入端输入模拟信号，输出端输出模数转换后的第一数字信号；

所述MUX模块连接在所述SADC模块和所述MDAC模块之间，一输入端输入所述第一数字信号，另一输入端输入所述控制信号，使能端输入使能信号；

所述MDAC模块一输入端输入所述模拟信号，另一输入端连接所述 MUX模块的输出端，输出端输出余差信号；

所述控制及测量模块连接到所述MUX模块，第一输出端输出控制信号，第二输出端输出使能信号，第三输出端输出校正信号；

所述校正模块连接到所述控制及测量模块，一输入端连接所述MUX模块的输出端或连接所述SADC模块输出的第一数字信号，另一输入端输入所述校正信号，输出端输出第二数字信号，

其中，在所述使能信号控制下，所述MUX模块的输出端输出所述第一数字信号或所述控制信号到所述MDAC模块，

其中，所述校正模块根据电容失配参数对所述第一数字信号进行校正，输出校正后的所述第二数字信号。

在一种可能的实现方式中，所述电路还包括模数转换ADC模块，

所述ADC模块连接到所述MDAC模块和所述控制及测量模块，输入端输入所述余差信号，输出端输出模数转换后的第三数字信号；